Generación y recombinación de portadores
En la física del estado sólido de los semiconductores , la generación de portadores y la recombinación de portadores son procesos mediante los cuales se crean y eliminan portadores de carga móviles ( electrones y huecos de electrones ). Los procesos de generación y recombinación de portadores son fundamentales para el funcionamiento de muchos dispositivos semiconductores optoelectrónicos , como fotodiodos , diodos emisores de luz y diodos láser . También son fundamentales para un análisis completo de los dispositivos de unión pn , como los transistores de unión bipolar .y diodos de unión pn .
El par electrón-hueco es la unidad fundamental de generación y recombinación en semiconductores inorgánicos , correspondiente a una transición de electrones entre la banda de valencia y la banda de conducción donde la generación de electrones es una transición de la banda de valencia a la banda de conducción y la recombinación conduce a una transición inversa.
Como otros sólidos, los materiales semiconductores tienen una estructura de banda electrónica determinada por las propiedades cristalinas del material. La distribución de energía entre los electrones se describe mediante el nivel de Fermi y la temperatura de los electrones. A la temperatura del cero absoluto , todos los electrones tienen energía por debajo del nivel de Fermi; pero a temperaturas distintas de cero, los niveles de energía se llenan siguiendo una distribución de Fermi-Dirac.
En semiconductores no dopados, el nivel de Fermi se encuentra en el medio de una banda prohibida o banda prohibida entre dos bandas permitidas llamadas banda de valencia y banda de conducción . La banda de valencia, inmediatamente debajo de la banda prohibida, normalmente está casi completamente ocupada. La banda de conducción, por encima del nivel de Fermi, normalmente está casi completamente vacía. Debido a que la banda de valencia está casi llena, sus electrones no son móviles y no pueden fluir como corriente eléctrica.
Sin embargo, si un electrón en la banda de valencia adquiere suficiente energía para alcanzar la banda de conducción (como resultado de la interacción con otros electrones , huecos , fotones o la propia red cristalina vibrante ), puede fluir libremente entre la energía de la banda de conducción casi vacía. estados. Además, también dejará un agujero que puede fluir como corriente exactamente como una partícula con carga física.
La generación de portadoras describe procesos mediante los cuales los electrones obtienen energía y se mueven desde la banda de valencia a la banda de conducción, produciendo dos portadores móviles; mientras que la recombinación describe procesos por los cuales un electrón de banda de conducción pierde energía y vuelve a ocupar el estado energético de un agujero de electrones en la banda de valencia.
